地理信息系統(tǒng)實驗教學(xué)中的問題探討

連懿　劉朋飛　何龍　崔鐵軍　陳磊

【摘要】地理信息系統(tǒng)教學(xué)過程中，其實踐教學(xué)在整個課程體系設(shè)置中占有著重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的有效途徑。本文總結(jié)了目前地理信息系統(tǒng)實驗課程教學(xué)中的三個問題：（1）對于專業(yè)軟件的過度依賴；（2）實驗教學(xué)缺乏特色；（3）學(xué)生缺乏主動性，并提出了相關(guān)的改進(jìn)方案，以期達(dá)到提高地理信息系統(tǒng)教學(xué)和實驗教學(xué)的效果的目的。

【關(guān)鍵詞】地理信息系統(tǒng) 實驗教學(xué)

【中圖分類號】G633.55 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）09-0108-02

地理信息系統(tǒng)專業(yè)是一門極具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d學(xué)科，其實以地理學(xué)、數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的，以相關(guān)的GIS數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)表達(dá)方式和規(guī)劃為內(nèi)容的學(xué)科。目前其主要的課程設(shè)置包括：地理學(xué)、地圖學(xué)、計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)、測量學(xué)、地理信息系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用、地理信息系統(tǒng)二次開發(fā)等[1]。而實驗教學(xué)的安排通常是在其基礎(chǔ)上結(jié)合成熟的GIS軟件平臺，在了解了相關(guān)GIS基本概念，學(xué)習(xí)了GIS的基本理論，認(rèn)識了GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，掌握了數(shù)據(jù)采集、處理和編輯的基礎(chǔ)上，根據(jù)實驗需求進(jìn)行緩沖區(qū)分析、疊加分析、地形分析、網(wǎng)絡(luò)分析和地學(xué)是的模擬，加深學(xué)生對地理信息空間分析的認(rèn)識，最終通過選址、土地評價、水文分析等加深學(xué)生的認(rèn)識，使學(xué)生對GIS 數(shù)據(jù)的獲取、分析與應(yīng)用有一個較為完整的認(rèn)識。目前，國內(nèi)大量的高校都加設(shè)了GIS專業(yè)，同時招生的數(shù)量也在逐年增長，這樣也造成了人才的激烈競爭[2-4]。然而，地理信息系統(tǒng)作為一個相對比較新的專業(yè)發(fā)展還不是很成熟，缺乏一個完整的可以借鑒的專業(yè)培養(yǎng)模式與方法[5]。本文對地理信息系統(tǒng)專業(yè)實踐教學(xué)體系及教學(xué)內(nèi)容的規(guī)劃設(shè)計進(jìn)行較詳細(xì)探討，以期對本專業(yè)人才培養(yǎng)和學(xué)科發(fā)展起到建設(shè)性作用。

一、 地理信息系統(tǒng)實驗教學(xué)中存在的問題

目前，地理信息系統(tǒng)教學(xué)中存在的問題主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1.對于專業(yè)軟件的過度依賴

在地理信息系統(tǒng)的實驗教學(xué)過程中，大多數(shù)高校還是基于ESRI開發(fā)的ArcGIS軟件實行教學(xué)，該軟件功能強(qiáng)大全面且運(yùn)行穩(wěn)定，無論是科研和教學(xué)都備受老師好評，在市場上也具有極高的占有率[6]。雖然該軟件能滿足現(xiàn)在GIS領(lǐng)域的大多數(shù)應(yīng)用需求，但是由于該軟件作為實驗的主要平臺，造成了教學(xué)賽對地理信息認(rèn)識的局限性，學(xué)生對于地理信息實踐的認(rèn)識停留在對ArcGIS軟件的操作認(rèn)知上了，作為教學(xué)輔助的地理信息軟件，成為了整個教學(xué)的主體，導(dǎo)致學(xué)生對地理信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論沒有深入理解，地理信息的基本技能也僅僅停留在了ArcGIS軟件操作的基礎(chǔ)上，并沒有理解地理信息專業(yè)課的本質(zhì)。

2.實驗教學(xué)缺乏特色

地理信息的應(yīng)用體現(xiàn)在地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、測繪科學(xué)、水利應(yīng)用等多個方面，而不同的專業(yè)對于GIS的應(yīng)用也是不一樣的，雖然本身的地理信息系統(tǒng)的基本概念和基本理論都是一致的，但是對于不同的研究方向其所體現(xiàn)不同應(yīng)用角度，比如空間分析中的緩沖區(qū)份分析，其在水利方面可以用來考慮流域的影響范圍，在地理學(xué)的研究中用來研究環(huán)境污染的擴(kuò)散區(qū)域，但是目前地理信息的授課很多是以基礎(chǔ)授課為主，不能很好的將地理信息系統(tǒng)與專業(yè)相結(jié)合，這樣學(xué)生的地理信息系統(tǒng)學(xué)習(xí)就與專業(yè)脫節(jié)，其學(xué)習(xí)的相關(guān)技能不能應(yīng)用到學(xué)科特色的專業(yè)研究中。

3.學(xué)生缺乏主動性

在任何課程的學(xué)習(xí)中，其主題都是學(xué)生，而教師的教學(xué)的關(guān)鍵就是如何引導(dǎo)學(xué)生成為課堂的主體，尤其是在實驗教學(xué)中，發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，才是學(xué)生真正掌握好地理信息技能的關(guān)鍵。在整個實驗教學(xué)的過程中，其教學(xué)環(huán)境不同于平時的理論授課，學(xué)生要把理論可學(xué)到的地理信息基本理論，通過地理信息軟件以及編寫相關(guān)的代碼，來實現(xiàn)這些基本方法，從而加深對其基本理論的理解，這是一項手腦并用的實踐活動。但是在實踐過程中，學(xué)生往往過度依賴指導(dǎo)書，采用現(xiàn)成的數(shù)據(jù)，既定的方法和步驟去按部就班的操作，只重視實驗的結(jié)果，而缺乏對過程的理解和關(guān)注，能難通過實驗理解地理信息系統(tǒng)的基本理論。

二、地理信息系統(tǒng)實驗教學(xué)的相關(guān)建議

針對上訴問題，本文提出了以下方法以期改善地理信息實踐教學(xué)的不足：

1.采用多樣化的手段和工作展開教學(xué)工作

由于目前地理信息系統(tǒng)教學(xué)中，對于專業(yè)軟件的過度依賴，本文建議應(yīng)在地理信息系統(tǒng)實踐教學(xué)的過程中采用多樣化的手段，弱化軟件在教學(xué)中的作用，讓學(xué)生僅僅把地理信息軟件作為其學(xué)習(xí)和解決問題的工具，而不是學(xué)習(xí)的主體。同時在平臺選取上，也應(yīng)當(dāng)采取多樣化的軟件平臺，比如國內(nèi)的MapGIS，SuperMap等安排實驗的課程。對于同一個問題可采用不同平臺結(jié)果，讓學(xué)生的關(guān)注點從哪個工具實現(xiàn)該功能，轉(zhuǎn)變?yōu)橥ㄟ^那些實驗步驟實現(xiàn)了該功能。比如設(shè)置空間參考，地圖配準(zhǔn)，地圖矢量化等，從利用不同軟件的操作過程中，理解不同地理信息軟件的優(yōu)點和缺點，加深對于學(xué)科的理解。

2.從專業(yè)特色出發(fā)開展地理信息實驗教學(xué)

老師在專業(yè)課程的教學(xué)中，如果沒有做好科研工作，是不可能講好這門課的，科研在教學(xué)的過程中占有著重要的地位，實驗教學(xué)是地理信息系統(tǒng)專業(yè)教學(xué)的一種重要方式，如果該教學(xué)過程中與專業(yè)研究聯(lián)系不緊密和實際問題脫軌，這樣將會造成比較嚴(yán)重的后果。因此，這也要求現(xiàn)在的高校教授必須具備相關(guān)的科研能力，從科研的實際問題出發(fā)開展實驗教學(xué)工作，通過實驗教學(xué)，讓學(xué)生的科研能力得到提高。比如地理信息統(tǒng)計分析中的空間插值，研究中利用空間分析的克里金插值等方式很容易把離散點的矢量數(shù)據(jù)柵格化，得到最終的結(jié)果。但是在實際應(yīng)用著，氣象數(shù)據(jù)的插值是一個十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪^程，在獲得了空間離散點數(shù)據(jù)之后，首先要采用探索性的數(shù)據(jù)分析方法檢查數(shù)據(jù)，研究數(shù)據(jù)的特點，然后在選擇時才采用哪種差值方式，并且對插值結(jié)果進(jìn)行精度評價，才能最終使用。在這樣的過程中，需要對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)的引導(dǎo)，從簡單的地理信息系統(tǒng)方法，讓學(xué)生了解科學(xué)的思路與方法，而不僅僅是讓學(xué)生實現(xiàn)了簡單的功能。

對于地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生來說，教學(xué)過程中要采用多學(xué)科普及的思想，將地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、環(huán)境科學(xué)中的知識融匯到地理信息實驗教學(xué)中去，而對于非地理信息系統(tǒng)專業(yè)的學(xué)生而言，則在教學(xué)過程中采用專業(yè)特色的思想，目的是深入挖掘地理信息技術(shù)在該專業(yè)領(lǐng)域的深入應(yīng)用。

3.注重實驗教學(xué)中學(xué)生的主動型

對于從高中進(jìn)入大學(xué)階段的學(xué)生而言，往往重視的是理論的學(xué)習(xí)，也缺乏來自實際科研問題中的壓力，可能造成了對實驗課的不重視，認(rèn)為實驗就是老師指導(dǎo)下完成指導(dǎo)書中的步驟，只在意結(jié)果，對于是否真正掌握和抱著無所謂的態(tài)度，缺乏主動性。要提高實驗教學(xué)中學(xué)生的主動性包括兩個方面：首先需要改變實驗教學(xué)的常規(guī)模式，采用啟發(fā)式教學(xué)，不直接給出實驗步驟，而是通過提出科學(xué)問題，介紹科學(xué)問題給出解決方法，在老師的指導(dǎo)下完成具體的過程，教學(xué)過程中更加強(qiáng)調(diào)師生之間的互動以及教師的作用；然后就是改變實驗課程的考核方式，增加實驗課的考核的比重，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。

三、結(jié)論

地理信息系統(tǒng)專業(yè)作為一門極具有發(fā)展?jié)摿Φ男屡d學(xué)科，其實以地理學(xué)、數(shù)學(xué)和計算機(jī)科學(xué)為基礎(chǔ)的，以相關(guān)的GIS數(shù)據(jù)采集方法、數(shù)據(jù)處理方法、數(shù)據(jù)表達(dá)方式和規(guī)劃為內(nèi)容的學(xué)科，其實踐教學(xué)在整個課程體系設(shè)置中占有著重要的作用，是培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題的有效途徑。本文總結(jié)了目前地理信息系統(tǒng)實驗課程教學(xué)中的三個問題，提出了相關(guān)的改進(jìn)方案，希望將有助于地理信息系統(tǒng)教學(xué)工作的發(fā)展和提高實驗教學(xué)的效果。

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天津師范大學(xué)教改項目：任務(wù)驅(qū)動方式的《GIS設(shè)計與開發(fā)》教學(xué)研究。